JP2008194729A - 小型デバイスの製造方法、レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小型デバイスのような被加工物を高精度でレーザ加工することができ、且つレーザ加工が被加工物に与える影響を極力低減した小型デバイスの製造方法、レーザ加工方法及び装置を提供することを課題とする。
【解決手段】レーザ加工装置４０は、レーザ光を生成して被加工物４４に向けて照射するレーザ照射装置５０と、被加工物４４を移動させる移動ステージ６０と、レーザ照射装置５０と、移動ステージ６０の動作を制御する制御装置７０とを有する。制御装置７０は、レーザ光が一定のパワーで照射されるようにレーザ照射装置５０を制御するとともに、被加工物４４が等速で移動するように移動ステージ６０の駆動を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は小型デバイスの製造方法に係り、特に小型デバイスの部品をレーザを用いて加工するレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。

電子機器の小型化に伴い、電子機器に用いられる小型デバイスの小型化も進み、微細な構造を高精度で加工できる加工方法が要求されている。小型デバイスの一例として、例えばカーナビゲーション装置に搭載される角速度センサ（ジャイロセンサ）の一つである振動式ジャイロがある。

小型の振動式ジャイロは、センサエレメントとして圧電材料よりなる音叉（フォーク）を用い、音叉を振動させながら音叉が回転する際に作用するコリオリ力を利用して姿勢を検出するセンサである。圧電材料よりなる音叉には、駆動用の電極と振動を検出するための電極とが隣接した状態で設けられる。振動検出用の電極からは、音叉の振動に応じた電圧が出力される。この出力電圧は振動に応じたサイン波形であり、精度のよい検出を維持するには、この電圧波形の実効値が基準値以下となるように制御する必要がある。

上述の電圧波形の実効値を調整する方法として、振動検出用の電極の面積を変更する方法がある。ここで、電極の面積を増やすのは難しいが、面積を減らすのは電極の一部を切断してしまうことで容易に行うことができる。そこで、振動検出用の電極を予め大きめに形成しておき、ジャイロセンサとして組み立てた後にセンサとして実際に作動させて出力電圧を測定しながら、電極が適当な面積となるように切断することが一般的に行われている。

電極を切断するための加工方法として、レーザトリミングが用いられる。パルスレーザを電極に照射しながら照射位置をずらしていき、電極を線状に切断して面積を小さくする方法である。レーザを照射しながら照射位置をずらしてレーザ加工するレーザトリミングとして、ガルバノスキャン方式が用いられる。

ガルバノスキャン方式とは、レーザ光を二軸上に配置されたミラーを介して被加工物に向けて照射し、レンズ（ｆθレンズ）を通すことで被加工物上に集光させる方式であり、２つのミラーを回転駆動することで加工位置（レーザ光の集光位置）を高速移動させることができる。すなわち、ミラーを回転させることでレーザ光の照射角度を高速で変化させることで、被加工物上でレーザ光の集光位置を高速で直線移動させる。

上述のレーザトリミング以外に、被加工物を順次一定速度で連続的に搬送し、レーザ光による加工区間において被加工物の移動速度に応じてプローブとレーザ光とを往復移動させながら被加工物のレーザトリミング加工を順次連続的に行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、開口部を有するマスク部を移動させることで、対物レンズに入射する開口部を通過したトリミング用レーザ光を移動させて、被トリミング領域にわたり加工スポットを移動させるようにしたレーザトリミング方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

さらに、光ファイバを用いてレーザ光を被加工物の所望の位置近傍まで導き、光ファイバの先端に設けられた対物レンズを微小に移動することでレーザ光照射位置を移動してレーザトリミングを行う方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開昭６３−１２９６０２号公報 特開２０００−２８８７５３号公報 特開昭５７−２６４０８号公報

図１は従来のガルバノスキャン方式の光学系の簡略構成を示す図である。レーザ発振機１から出力されたレーザ光は、駆動系２，３により駆動されるミラー４，５により反射され、ｆθレンズ6を介して被加工物７上に照射される。レーザ発振機１は、ＱスイッチＹＡＧレーザのようなパルスレーザであり、パルスレーザは被加工物７上にレーザスポットとして集光され照射される。一回のレーザパルスで一つのレーザスポットが形成され、レーザスポットの照射位置を連続的に移動することで、例えば基板上の電極を切断するような線状の加工（切断）を行うことができる。

上述のガルバノスキャン方式のレーザトリミングにおいて、レーザ光のスキャンは回転駆動されるミラー４，５を介して行われるため、加工精度はミラー４，５の回転角の分解能に依存する。また、ミラー４，５と被加工物７との間にｆθレンズ６等の光学部品が配置されるため、ミラー４，５と被加工物との間の距離が大きく、ミラー４，５の移動量（回転量）以上にレーザスポット（被加工物上での集光位置）の移動量が大きい。このように、ガルバノスキャン方式のレーザトリミングでは、加工位置を高精度に保つことは難しい。

ガルバノスキャン方式のレーザトリミングにおいては、パルスレーザを照射してレーザスポットを一部重ねながら連続的に形成して電極を部分的に除去することで、レーザスポットの列により連続した線状の加工部分（電極を切断した部分）を形成する。ここで、上述のようにガルバノスキャン方式のレーザトリミングの加工位置精度が悪いと、トリミングの際に隣り合うレーザスポットがうまく重なり合わず、切断すべき部分が残ってしまう（トリミング失敗）という問題がある。

また、レーザ光の走査領域を確保するために、レンズと被加工物の距離を大きくとる必要があり、レンズの焦点距離が大きくなってしまう。これにより、レーザスポット径を最小で数十μｍ程度までしか絞ることができない。レーザスポット径が大きいと、小型化された被加工物に対して、加工部分以外へのダメージが大きいという問題もある。

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、小型デバイスのような被加工物を高精度でレーザ加工することができ、且つレーザ加工が被加工物に与える影響を極力低減した小型デバイスの製造方法、レーザ加工方法及び装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、小型デバイスに向けてレーザ光を照射しながら、該小型デバイスを等速移動させ、前記小型デバイスの一部を該レーザ光の照射によりレーザ加工することを特徴とする小型デバイスの製造方法が提供される。

また、本発明の他の実施態様によれば、微細なスポット径に絞ったレーザ光を生成し、 該レーザ光の照射位置が被加工物上で一定速度で移動するように該被加工物を等速移動させることを特徴とするレーザ加工方法が提供される。

さらに、本発明の他の実施態様によれば、被加工物を加工するためのレーザ加工装置であって、レーザ光を生成して該被加工物に向けて照射するレーザ照射装置と、該被加工物を移動させる移動ステージと、前記レーザ照射装置と前記移動ステージの動作を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記レーザ光が一定のパワーで照射されるように前記レーザ照射装置を制御するとともに、前記被加工物が等速で移動するように前記移動ステージの駆動を制御することを特徴とするレーザ加工装置が提供される。

本発明によれば、レーザ照射位置の移動を被加工物の等速移動により行うため、レーザ照射による加工を精度よく確実に行うことができる。すなわち、これは、従来のようにレーザ照射位置の移動をレーザ照射装置の光学系で行うのではなく、被加工物を移動させることで精度よくレーザ照射位置を移動させることで達成できるものである。

また、被加工物を移動することでレーザ照射位置を移動させることにより、レーザ照射装置光学系を簡素化することができ、精度の高い微小なレーザスポットを形成することができる。したがって、レーザ加工による熱による被加工物の機能の低下を抑制することができる。

まず、本発明によるレーザ加工方法の原理について図２乃至図４を参照しながら説明する。図２は本発明によるレーザ加工方法によりレーザ加工を行うレーザ加工装置の概要を示す図である。

図２に示すレーザ加工装置は特に小型デバイスの部品を加工するための装置であり、レーザ光を発振するレーザ発振機１２と被加工物（ワーク）１４が載置されるＸＹ軸自動ステージ１６とを有する。レーザ発振機１２とＸＹ軸自動ステージ１６の動作は制御装置１８により制御される。

レーザ発振機１２は、ＹＡＧレーザのように比較的大きなパワーのレーザ光を発振するレーザであって、被加工物１４の一部を瞬時に加熱したり切断したりすることができるパワーのレーザ光を出力する。レーザ発振機１２から出力されたレーザ光は、対物レンズ等を含む光学系１２Ａを介して、ＸＹ軸自動ステージ１６に取り付けられたワーク取付けステージ１６Ａ上に載置された被加工物１４に照射される。

ＸＹ軸自動ステージ１６は、光学系１２Ａから出力されるレーザ光の光軸に垂直な面内（すなわち、水平面であるＸＹ面内）で、ワーク取付けステージ１６ＡをＸ，Ｙ方向に移動することができる。したがって、ＸＹ軸自動ステージ１６を駆動してワーク取付けステージ１６ＡをＸ，Ｙ方向に移動することで、ワーク取付けステージ１６Ａ上に載置・固定された被加工物１４をＸ，Ｙ方向に移動することができる。

光学系１２Ａは、レーザ発振機１２からのレーザ光を集光して被加工物１４の加工部分に照射するためのものであり、ガルバノスキャン方式のようにレーザ光を振ってスキャンさせる機構は有していない。したがって、光学系１２Ａは、レーザ光を集光して被加工物１４に向かわせて集光するためだけのものであり、主に対物レンズを含む簡単な光学系の構成である。例えば、光学系１２Ａは、光ファイバによりレーザ光を対物レンズに導くだけの構成とすることができる。

従来のガルバノスキャン方式の場合、ｆθレンズを通して被加工物上にレーザ光を集光し、且つ光学系によりレーザ光を振ってレーザスポットを移動していた。しかし、小型デバイス加工用の本発明によるレーザ加工装置では、レーザ光の集光位置（レーザスポット）は固定されており、被加工物１４を移動させることで被加工物１４上でのレーザスポットの位置を移動させて加工する。

このように、レーザ光を固定して被加工物１４を移動させることで、精度のよい加工を実現することができる。レーザ光を光学系で振って移動させる従来のガルバノスキャン方式の場合は、光学系のミラーを回転駆動する駆動機構の精度を十分に高めることができず、図３（ａ）に示すように、レーザスポットの間隔が変動してしまうことがある。この場合、隣り合うレーザスポットが重ならず、不連続な部分ができてレーザ加工されない部分が発生する。

一方、図３（ｂ）は本願発明によるレーザ加工方法により加工した例であり、レーザスポットが精度よく重なり合いながら一列に整列していることがわかる。ＸＹ軸自動ステージ１６に用いる移動ステージは、半導体製造分野等において非常に高精度の移動を達成するものが開発されており、被加工物１４を高い位置精度で移動することができ且つ移動速度も高精度で制御することができる。現在の技術では、このような移動ステージの位置決め精度は５μｍ以下である。したがって、本発明によるレーザ加工方法によれば、被加工物１４上のレーザスポットの位置を高精度で制御することができ、且つ被加工物１４上でのレーザスポットの移動を高精度で制御することができる。

また、本発明によるレーザ加工方法によれば、従来のガルバノスキャン方式の光学系に比べてはるかに小さなレーザスポットを被加工物１４上に形成することができる。従来のガルバノスキャン方式の光学系では、レーザ光をスキャンするためにｆθレンズと被加工物との間の距離をある程度確保しなくてはならず、その分焦点距離を大きくとらなければならない。したがって、レーザスポット径は数十μｍまでにしか絞ることができない。一方、本願発明によるレーザ加工方法では、被加工物１４を移動させ、レーザ光は固定して一点に集中させるだけであるので、光学系を集光専用に構成することができ、微小なレーザスポットを得ることができる。現在の技術であると、レーザスポット径を１０μｍ未満とすることができ、条件が良ければ５μｍ程度まで絞ることができる。

したがって、本発明によるレーザ加工方法によれば、微小なレーザスポットにより加工を行うことができ、レーザ加工による小型デバイスへの影響を低減することができる。例えば、レーザ加工により基板上の電極（導電層）を切断する場合、図４に示すように切断した電極の近傍の基板もレーザ照射による熱により変質したり、損傷したりすることがある。図４に示す断面において、基板２０の上にニッケル（Ｎｉ）等により下地層２２が形成され、その上に電極となる導電層２４が金（Ａｕ）等により形成されており、レーザスポットにより切断された部分のトリミング痕２６が形成されている。トリミング痕２６は基板２０まで達し、基板２０のトリミング痕２６の周囲にはレーザ照射の熱により基板２０の材料が変質した部分２８が示されている。基板２０が例えばＬＴやＬＮのような圧電材料である場合、トリミング痕２６及び変質部分２８により圧電材料としての機能が損なわれ、センサエレメントとしての機能を満たさなくなるおそれがある。

上述のようなレーザ照射による影響を低減するには、レーザスポット径をできるだけ小さくしてパワーを集中させ、電極だけを除去することができる時間だけレーザを照射することが好ましい。この点においても、本発明によるレーザ加工方法はレーザスポットの径を小さく絞ることができ、基板への影響を抑制しながら基板上の部材に対してレーザ加工を行うことができる。

次に、本発明の一実施形態によるレーザ加工装置について、図５を参照しながら説明する。図５は本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の斜視図である。

図５に示すレーザ加工装置４０は、レーザ照射装置５０と移動ステージ６０とを有する。レーザ照射装置５０と移動ステージ６０とはベース４２に固定され、移動ステージ６０に取り付けられた被加工物４４に対してレーザ照射装置５０からレーザ光が照射されるように構成されている。レーザ照射装置５０と移動ステージ６０の動作は制御装置７０により制御される。制御装置７０には装置の操作者が指令を入力するための入力装置としての入力デバイス７２が接続されている。操作者は入力デバイス７２を介して指令を入力することで、レーザ発振機５１の出力を制御したり、Ｚ軸ステージ５５を駆動して焦点位置を調整したり、ＣＣＤカメラ５３による画像認識を制御したり、移動ステージ６０の各部の駆動を制御したりすることができる。

レーザ照射装置５０は、レーザ発振機５１と、レーザ光を増幅して出力する鏡筒５２と、鏡筒５２の上に設けられた撮像装置としてのＣＣＤカメラ５３と、鏡筒５２の下に設けられた高圧縮レンズ５４と、鏡筒５２を垂直方向に移動するためのＺ軸ステージ５５とを有する。レーザ発振機５１から出力されるレーザ光は、光ファイバ５６を介して鏡筒５２に供給され、鏡筒５２内で増幅されて高圧縮レンズ５４に出力される。レーザ光は高圧縮レンズ５４により、より微小なレーザスポットとなるように集光されて被加工物４４上に照射される。

鏡筒５２の上に設けられたＣＣＤカメラ５３は、被加工物４４を画像認識して認識結果を制御装置７０に送る。制御装置７０は、ＣＣＤカメラ５３の認識結果に基づいてレーザ光の照射位置及び照射タイミングを決定し、移動ステージ６０の各部を駆動して被加工物４４の加工位置にレーザ光が照射されるように調整する。

鏡筒５２は垂直移動機構であるＺ軸ステージ５５により垂直方向に移動可能となっており、鏡筒５２と共に高圧縮レンズ５４を垂直方向に移動することにより、レーザ光の焦点が被加工物４４上に位置するように調整することができる。Ｚ軸ステージ５５を移動ステージ６０の下側に配置して移動ステージ６０を垂直方向に移動することで焦点合わせを行うこともできるが、重量のある移動ステージ６０を垂直方向に移動するより、比較的小型となるレーザ照射装置５０にＺ軸ステージ５５を設けたほうが、Ｚ軸ステージ５５を小型化することができる。

移動ステージ６０は、水平移動機構としてのＸＹ軸自動ステージ６１と、ＸＹ軸自動ステージ６１の上に設けられた回転機構としての回転ステージ６２と、回転ステージ６２の上に設けられた傾斜機構としてのゴニオステージ６３とを有する。ゴニオステージ６３の上にはワーク取付けステージ６４が設けられる。被加工物４４はパレット４６に取り付けられ、パレット４６がワーク取付けステージ６４上に載置され、固定される。

ＸＹ軸自動ステージ６１を駆動することにより、回転ステージ６２から上の部分を水平方向（ＸＹ方向）に移動させることができる。また、回転ステージ６２を駆動することによりゴニオステージ６３から上の部分を水平面内で回転させることができる。さらに、ゴニオステージ６３を駆動することによりワーク取付けステージ６４から上の部分を水平面に対して傾斜させることができる。したがって、移動ステージ６０を駆動することで、ワーク取付けステージ６４上のパレット４６に取り付けられた被加工物４４を水平面内でＸ，Ｙ方向の任意の位置に移動し、且つ水平面内で回転することができ、さらに、被加工物４４を水平面に対して任意の方向に傾斜させることができる。ＸＹ軸自動ステージ６１、回転ステージ６２、ゴニオステージ６３の駆動は制御装置７０により制御される。

ここで、被加工物４４の一例について説明する。本実施形態では、カーナビゲーション装置等に用いられる小型の角速度センサ（振動式ジャイロ）のセンサエレメントをトリミングするために、図５に示すレーザ加工装置４０を用いることとする。振動式ジャイロのセンサエレメント８０は、図６に示すように圧電材料により形成された音叉（フォーク）であり、音叉を振動させるための電圧を印加するための電極８２と振動を検出するための電極８４とがセンサエレメント８０上に形成されている。この振動を検出するための電極８４の面積を最終的に調整する必要があるために、電極８４をレーザ加工（レーザトリミング）により切断する。電極８４の幅は例えば２００μｍと狭く、隣り合う電極８２との間の間隔は、例えば３０μｍである。したがって、レーザトリミングには高精度が要求される。

図７は図６中Ａ部の拡大平面図である。電極８４の両側に近接して電極８２が配置されている。レーザトリミングで切断する必要があるのは振動を検出するための電極８４のみであり、近接して配置された電極８２はレーザトリミングする必要はなく、また電極８２にレーザ加工の影響が及ばないようにレーザトリミングを行う必要がある。

電極８４のレーザトリミングは、レーザ加工装置４０により電極８４の所定の位置に線状になるようにレーザ光を照射して電極８４の一部を切断することにより行われる。すなわち、図７に示すように電極８４上でレーザスポット８６を走査して電極８４を切断する。したがって、レーザスポット８６が移動した軌跡が切断軌跡となり、レーザスポット８６の径が切断幅となる。図７中の矢印はレーザスポット８６の走査方向であり、切断方向を示している。

次に、図５に示すレーザ加工装置４０により行われるレーザ加工方法について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。図８は図７に示す電極のレーザトリミングによる切断を図５に示すレーザ加工装置４０により行う処理のフローチャートである。

まず、ステップＳ１において被加工物４４であるセンサエレメント８０をパレット４６にセットする。次に、ステップＳ２において、パレット４６をワーク取り付けステージ６６上に載置・固定する。次に、ステップＳ３において、移動ステージ６０を駆動してセンサエレメント８０を鏡筒５２の下の所定の位置に移動する。

続いて、ステップＳ４において、センサエレメント８０の特性を測定する。ここで、測定するセンサエレメント８０の特性とは、センサエレメント８０の電極８４から出力される電圧である。すなわち、センサエレメント８０の電極８２に電圧を印加してセンサエレメント８０を振動させ、その振動により電極８４に発生する電圧を測定する。後述のように、電極８４から出力される電圧の実効値が所定の範囲以内であれば、センサエレメント８０の仕様を満足する。

図９は電極８４から出力される電圧の波形を示す波形図である。図９（ａ）は電極８４を調整する前における波形図であり、電圧の実効値は所定の範囲を超えている。電極８４から出力される電圧は、電極８４の面積に比例する。そこで、電極８４の一部を切断して電極８４の面積を減少させることにより、電極８４から出力される電圧の実効値を下げることができ、図９（ｂ）に示すように所定の範囲内に入るようにすることができる。このように電極８４の一部と切断する加工をレーザ加工装置４０によるレーザトリミングで行う。

ステップＳ４においてセンサエレメント８０の特性を測定したら、ステップＳ５においてレーザトリミングの要否を判定する。すなわち、電極８４から出力される電圧の実効値が所定の範囲内であれば、センサエレメント８０の調整は不要であり、処理はステップＳ６に進んでセンサエレメント８０をレーザ加工装置４０から排出し、次の被加工物４４の加工に備える。

一方、ステップＳ５において、電極８４から出力される電圧の実効値が所定の範囲を越えていたら、電極８４から出力される電圧を調整する必要があると判断し、処理はステップＳ７に進み、レーザトリミングを開始する。

ステップＳ７では、トリミング位置を決定する。トリミング位置の決定は以下のようにして行う。まず、図１０に示すように、センサエレメント８０の電極８４を撮像装置であるＣＣＤカメラ５３で画像認識して電極８４のエッジを検出し、検出した電極８４の角の頂点を座標の原点とする。そして、ステップＳ４で測定した特性に基づいて、切断すべき電極８４の位置を決定する。制御装置７０には、電極８４を切断する位置と、その切断により減少した面積での電極８４からの出力電圧の実効値との関係を示す情報が記憶されている。これにより、ステップＳ４で測定された電圧であれば、電極８４のどの位置で切断すれば出力電圧が所定の範囲内に入るかを決定することができる。図１０では、電極８４を切断すべき位置をトリミング加工原点として示している。

ステップＳ７でトリミング加工原点の座標位置を決定したら、ステップＳ８において、センサエレメント８０の加工面（電極８４の表面）にレーザスポットが合うように、Ｚ軸ステージ５５を駆動して電極８４を焦点位置に移動し、且つゴニオステージ６３を駆動して電極８４の切断幅に渡って焦点位置が保たれるように、センサエレメント８０の水平面に対する傾斜を調整する。すなわち、移動ステージを駆動してセンサエレメント８０を移動した際に、どの位置でも常にレーザ光の焦点が電極８４上に位置するようにセンサエレメント８０の角度を調整する。

続いて、ステップＳ９において、ＸＹ軸自動ステージ６１と回転ステージ６２とを駆動して、ステップＳ７で決定した電極８４を切断する位置（トリミング加工原点）にレーザ照射位置を合わせる。以上の処理で、レーザトリミング加工の準備が完了し、ステップＳ１０において、レーザトリミング加工を開始する。

レーザトリミング加工が開始されると、まずステップＳ１１において、ＸＹ軸自動ステージ６１を駆動して、電極８４を助走位置まで移動する。助走位置は、レーザ照射位置がトリミング加工原点から所定の距離だけトリミング加工原点から切断方向と反対方向に移動した位置である。図１１は図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図であり、レーザスポットの移動状況が示されている。実際にはセンサエレメント８０が移動することにより、電極８４に対するレーザ照射位置（レーザスポット）が移動するのであるが、図示の便宜上、図１１ではレーザ照射位置が移動するように示されている。

レーザ照射位置が助走位置（図１１のＢ点）まで移動したら、ステップＳ１２において、ＸＹ軸自動ステージ６１を駆動してセンサエレメント８０の移動を開始する。ここでのセンサエレメント８０の移動は切断方向とは反対向きの移動であり、レーザ照射位置は相対的にセンサエレメント８０上を切断方向に進むこととなる。ただし、この時点ではレーザ光はまだ照射されていない。

センサエレメント８０の移動が開始されてから所定の距離だけ移動すると、センサエレメントの移動速度が一定となる。すなわち、ＸＹ軸自動ステージ６１による移動が開始さると、所定距離移動した時点まで加速され、その後等速移動となる。等速移動となったときのレーザ照射位置（図１１のＣ点）は、まだ電極８４まで達していない。

センサエレメント８０の移動が等速移動となった後、レーザ照査位置が電極８４の端部に到達する前の時点（図１１のＤ点）において、処理はステップＳ１３に進みレーザ照射が開始される。これにより、電極８４の端部の僅かに手前からセンサエレメント８０上にレーザスポットが生成され、レーザトリミングが開始される。レーザ照射開始以後もＸＹ軸自動ステージ６１によるセンサエレメント８０の等速移動は維持される。したがって、レーザスポットは重なり合いながら等間隔で電極８４に形成され（図３（ｂ）に示す状態）、電極８４はレーザ照射により切断される。

電極８４が完全に切断された後、レーザ照射位置が所定の距離だけ等速移動した時点（図１１のＥ点）において、レーザ照射が停止される。そしてレーザ照射が停止された後（図１１のＦ点）に、ＸＹ軸自動ステージ６１は減速を開始するとともに、レーザ照射装置５０はレーザ発振を停止する。そして、ステップＳ１４において、センサエレメント８０は所定の減速の後に停止する。

以上でレーザトリミングが終了し、電極８４はステップＳ７で決定された位置で切断される。ステップＳ１５においてレーザトリミングが終了したことを確認し、処理はステップＳ４に戻る。

ステップＳ４において、再びセンサエレメント８０の特性を測定する。電極８４の一部がレーザトリミングにより切断されて面積が低減されており、ここでの電極８４からの出力電圧の実効値は所定の範囲内に入っているはずである。したがって、ステップＳ５において、電極８４から出力される電圧の実効値が所定の範囲内であれば、センサエレメント８０の調整は正常に終了したと判断し、処理はステップＳ６に進んでセンサエレメント８０をレーザ加工装置４０から排出し、次の被加工物４４の加工に備える。

一方、ステップＳ５において、電極８４から出力される電圧の実効値が何らかの理由で所定の範囲を越えていたら、電極８４から出力される電圧を再度調整する必要があると判断し、処理はステップＳ７に進み、再びレーザトリミングを開始し、同様の処理を繰り返す。

なお、上述の加工速度（等速）、加工速度に達するまでの加速度、助走距離、レーザ照射タイミング、タイミングずれ補正距離、レーザ出力、レーザパルス幅、パルスピーク値、パルス周波数などのレーザ加工条件は、制御装置７０が自動的に設定することができる。あるいは、入力デバイス７２を介して指令を入力することで、これら加工条件を設定したり変更したりすることもできる。

以上のレーザトリミングによるセンサエレメント８０の調整工程は、小型デバイスである振動式ジャイロの製造工程内で行われるものであり、図８に示す工程は小型デバイスの製造工程の一部とみなすことができる。

以上のように、本実施形態によれば、電極８４の切断位置全範囲において、レーザ照射位置の移動をＸＹ軸自動ステージ６１によるセンサエレメント８０の等速移動により行うため、レーザスポットの間隔を精度よく一定の間隔とすることができる。これにより、レーザ照射による電極８４の切断を確実に行うことができる。すなわち、レーザスポットの間隔が変動してレーザスポットの間に切り残し部分が残ったりすることがなく、確実なレーザトリミングを達成することができる。これは、従来のようにレーザ照射位置の移動をレーザ照射装置の光学系で行うのではなく、ＸＹ軸自動ステージ６１によりセンサエレメント８０を移動させることで精度よくレーザ照射位置を移動させることで達成できるものである。

また、従来のようにレーザ照射位置の移動をレーザ照射装置の光学系で行うのではなくセンサエレメント８０を移動することでレーザ照射装置を移動させることにより、レーザ照射装置５０の光学系（高圧縮レンズ５４）を簡素化することができ、精度の高い微小なレーザスポットを形成することができる。例えば、高圧縮レンズ５４を開口数が小さいが集光率の高いレンズとすることができ、焦点におけるスポット径を１０μｍ以下といように非常に小さくすることができる。これにより、レーザ加工の精度が向上し、レーザ照射位置の近傍への影響を低減することができる。例えば、レーザ照射によりセンサエレメント８０の電極８４以外の部分（センサエレメントの母材等）でのトリミング痕の発生を抑制することができ、トリミング痕の近傍の熱変質部分を低減することができる。したがって、レーザ照射による熱によりセンサエレメント８０自体の機能の低下を抑制することができる。

なお、上述の実施形態では、被加工物４４としてセンサエレメント８０を用いたが、被加工物８０は振動式ジャイロのセンサエレメント８０に限ることなく、様々な小型デバイスの部品のレーザ加工に本発明によるレーザ加工方法を用いることができる。また、レーザ加工はレーザ切断加工に限ることなく、例えばレーザを照射して部材を熱変形させるようなレーザ曲げ加工にも適用することができる。

以上の如く、本明細書は以下の発明を開示する。
（付記１）
小型デバイスに向けてレーザ光を照射しながら、該小型デバイスを等速移動させ、
前記小型デバイスの一部を該レーザ光の照射によりレーザ加工する
ことを特徴とする小型デバイスの製造方法。
（付記２）
付記１記載の小型デバイスの製造方法であって、
前記レーザ光は一定の位置に照射し、前記小型デバイスを移動させることで、前記小型デバイス上のレーザ照射位置を移動させることを特徴とする小型デバイスの製造方法。
（付記３）
付記１記載の小型デバイスの製造方法であって、
前記レーザ光はパルスレーザであり、前記小型デバイスのレーザ加工部分に等間隔でレーザスポットを形成しながらレーザ加工することを特徴とする小型デバイスの製造方法。
（付記４）
付記１記載の小型デバイスの製造方法であって、
前記小型デバイスはセンサデバイスであることを特徴とする小型デバイスの製造方法。
（付記５）
付記４記載の小型デバイスの製造方法であって、
前記センサデバイスはジャイロセンサであり、前記小型デバイスの前記一部は該ジャイロセンサのセンサエレメント上に形成された電極であることを特徴とする小型デバイスの製造方法。
（付記６）
付記５記載の小型デバイスの製造方法であって、
前記レーザ光により前記電極を切断することを特徴とする小型デバイスの製造方法。
（付記７）
微細なスポット径に絞ったレーザ光を生成し、
該レーザ光の照射位置が被加工物上で一定速度で移動するように該被加工物を等速移動させる
ことを特徴とするレーザ加工方法。
（付記８）
付記７記載のレーザ加工方法であって、
前記レーザ光はパルスレーザであり、前記被加工物に等間隔でレーザスポットを形成しながらレーザ加工することを特徴とするレーザ加工方法。
（付記９）
付記８記載のレーザ加工方法であって、
前記レーザ光のパワーが一定となるように制御することを特徴とするレーザ加工方法。
（付記１０）
付記７記載のレーザ加工方法であって、
前記レーザ光の照射位置が加工部分に到達する前に、前記被加工物を加速して前記一定の速度にするための助走距離を設けることを特徴とするレーザ加工方法。
（付記１１）
付記１０記載のレーザ加工方法であって、
前記被加工物が一定の速度となった後に前記レーザ光の照射を開始することを特徴とするレーザ加工方法。
（付記１２）
付記１０記載のレーザ加工方法であって、
前記被加工物が一定の速度となった後に前記レーザ光の照射位置がレーザ加工部分から外れるまで、前記被加工物を前記一定の速度で移動することを特徴とするレーザ加工方法。
（付記１３）
付記７記載のレーザ加工方法であって、
前記被加工物を画像認識し、
画像認識結果に基づいてレーザ加工開始位置を決定し、
前記被加工物を該レーザ加工開始位置に移動してから、前記被加工物の等速移動を開始する
ことを特徴とするレーザ加工方法。
（付記１４）
付記７記載の小型デバイスの製造方法であって、
前記被加工物はジャイロセンサのセンサエレメントであり、該センサエレメント上に形成された電極を前記レーザ光により切断することを特徴とするレーザ加工方法。
（付記１５）
被加工物を加工するためのレーザ加工装置であって、
レーザ光を生成して該被加工物に向けて照射するレーザ照射装置と、
該被加工物を移動させる移動ステージと、
前記レーザ照射装置と前記移動ステージの動作を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記レーザ光が一定のパワーで照射されるように前記レーザ照射装置を制御するとともに、前記被加工物が等速で移動するように前記移動ステージの駆動を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
（付記１６）
付記１５記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ照射装置は、前記被加工物のレーザ加工部分を画像認識して認識結果を前記制御装置に送る撮像装置を有することを特徴とするレーザ加工装置。
（付記１７）
付記１５記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ照射装置は、前記レーザ光を出力する光学系を垂直方向に移動して前記レーザ光の焦点位置を調整するための垂直移動機構を有することを特徴とするレーザ加工装置。
（付記１８）
付記１５記載のレーザ加工装置であって、
前記移動ステージは、
前記被加工物が載置されるワーク取付けステージと、
該ワーク取付けステージを水平面に対して傾斜させる傾斜機構と、
該傾斜機構を水平面内で回転させる回転機構と、
該回転機構を水平面内で移動させる水平移動機構と
を有することを特徴とするレーザ加工装置。
（付記１９）
付記１５記載のレーザ加工装置であって、
前記制御装置に指示を入力するための入力装置を更に有することを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２０）
被加工物にレーザ光を照射して、前記被加工物の構成要素を切断するレーザ加工装置であって、
レーザ光を生成するレーザ光源と、
前記被加工物を載置するステージと、
前記レーザ光と前記ステージとを相対的に移動させる移動手段と、
前記ステージが前記レーザ光と相対的に等速移動するように、前記移動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２１）
付記２０記載のレーザ加工装置であって、
前記制御手段は、前記ステージが等速移動しているときに、前記レーザ光を、その出力が一定となるように照射するよう制御することを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２２）
付記２０記載のレーザ加工装置であって、
前記ステージは、前記被加工物に照射される前記レーザ光の光軸に対して垂直な面内で、前記レーザ光に対して相対的に移動されることを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２３）
付記２０記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ光源は固定されており、
前記ステージが、前記レーザ光に垂直な面内で移動可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２４）
付記２０記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ光源は、出射されるレーザ光のスポット径を絞る高圧縮レンズを有することを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２５）
付記２０又は２１記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ加工装置はさらに、前記被加工物を撮像する撮像手段を備え、
前記制御手段は、前記撮像手段による前記被加工物の撮像結果に基づいて制御を行うことを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２６）
付記２０又は２１記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ加工装置はさらに、前記被加工物を測定する測定手段を備え、
前記制御手段は、前記撮像手段による前記被加工物の撮像結果に基づいて制御を行うことを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２７）
付記２０記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ光源は、ファイバレーザであることを特徴とするレーザ加工装置。
（付記２８）
その表面に電極を有する電子部品の製造方法において、
前記電子部品に対して垂直方向から、前記電子部品にレーザ光を照射するとともに、レーザ光が照射される前記電子部品と前記レーザ光とを相対的に等速移動させ、前記電子部品上の電極を切断する工程を備えることを特徴とする、電子部品の製造方法。
（付記２９）
付記２８記載の電子部品の製造方法であって、
前記電子部品と前記レーザ光を照射する光源との相対移動を開始し、
前記電子部品と前記光源との相対移動速度が所定の速度となったときに、前記光源からのレーザ光照射を開始することを特徴とする電子部品の製造方法。
（付記３０）
基板と、
前記基板の表面に形成された電極と
を備え、
前記電極は少なくともその一部が、前記光線と前記電極とが相対的に等速移動している状態で前記電極に対して垂直方向から照射される光線により、切断されていることを特徴とする、電子部品。
（付記３１）
付記３０記載の電子部品であって、
前記電子部品は、センサデバイスの少なくとも一部を構成するものであることを特徴とする電子部品。

ガルバノスキャン方式のレーザ照射装置の概略構成図である。 本発明によるレーザ加工方法の原理を説明するための図である。 レーザ照射位置を説明するための図である。 トリミング痕を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の斜視図である。 センサエレメントの斜視図である。 図６のＡ部の拡大平面図である。 図５に示すレーザ加工装置により行われるレーザトリミングのフローチャートである。 レーザトリミング前と後の電圧波形図である。 トリミング加工原点を示すための電極の平面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。

符号の説明

１２ レーザ発振機
１２Ａ 光学系
１４ 被加工物
１６ ＸＹ自動ステージ
１６Ａ ワーク取付けステージ
１８ 制御装置
４０ レーザ加工装置
４２ ベース
４４ 被加工物
４６ パレット
５０ レーザ照射装置
５１ レーザ発振機
５２ 鏡筒
５３ ＣＣＤカメラ
５４ 高圧縮レンズ
５５ Ｚ軸ステージ
５６ 光ファイバ
６０ 移動ステージ
６１ ＸＹ軸自動ステージ
６２ 回転ステージ
６３ ゴニオステージ
６４ ワーク取付けステージ
７０ 制御装置
７２ 入力デバイス
８０ センサエレメント
８２，８４ 電極
８６ レーザスポット

Claims (19)

1. 小型デバイスに向けてレーザ光を照射しながら、該小型デバイスを等速移動させ、
   前記小型デバイスの一部を該レーザ光の照射によりレーザ加工する
   ことを特徴とする小型デバイスの製造方法。
2. 請求項１記載の小型デバイスの製造方法であって、
   前記レーザ光は一定の位置に照射し、前記小型デバイスを移動させることで、前記小型デバイス上のレーザ照射位置を移動させることを特徴とする小型デバイスの製造方法。
3. 請求項１記載の小型デバイスの製造方法であって、
   前記レーザ光はパルスレーザであり、前記小型デバイスのレーザ加工部分に等間隔でレーザスポットを形成しながらレーザ加工することを特徴とする小型デバイスの製造方法。
4. 請求項１記載の小型デバイスの製造方法であって、
   前記小型デバイスはセンサデバイスであることを特徴とする小型デバイスの製造方法。
5. 請求項４記載の小型デバイスの製造方法であって、
   前記センサデバイスはジャイロセンサであり、前記小型デバイスの前記一部は該ジャイロセンサのセンサエレメント上に形成された電極であることを特徴とする小型デバイスの製造方法。
6. 請求項５記載の小型デバイスの製造方法であって、
   前記レーザ光により前記電極を切断することを特徴とする小型デバイスの製造方法。
7. 微細なスポット径に絞ったレーザ光を生成し、
   該レーザ光の照射位置が被加工物上で一定速度で移動するように該被加工物を等速移動させる
   ことを特徴とするレーザ加工方法。
8. 請求項７記載のレーザ加工方法であって、
   前記レーザ光はパルスレーザであり、前記被加工物に等間隔でレーザスポットを形成しながらレーザ加工することを特徴とするレーザ加工方法。
9. 請求項８記載のレーザ加工方法であって、
   前記レーザ光のパワーが一定となるように制御することを特徴とするレーザ加工方法。
10. 請求項７記載のレーザ加工方法であって、
    前記レーザ光の照射位置が加工部分に到達する前に、前記被加工物を加速して前記一定の速度にするための助走距離を設けることを特徴とするレーザ加工方法。
11. 請求項１０記載のレーザ加工方法であって、
    前記被加工物が一定の速度となった後に前記レーザ光の照射を開始することを特徴とするレーザ加工方法。
12. 請求項１０記載のレーザ加工方法であって、
    前記被加工物が一定の速度となった後に前記レーザ光の照射位置がレーザ加工部分から外れるまで、前記被加工物を前記一定の速度で移動することを特徴とするレーザ加工方法。
13. 請求項７記載のレーザ加工方法であって、
    前記被加工物を画像認識し、
    画像認識結果に基づいてレーザ加工開始位置を決定し、
    前記被加工物を該レーザ加工開始位置に移動してから、前記被加工物の等速移動を開始する
    ことを特徴とするレーザ加工方法。
14. 請求項７記載の小型デバイスの製造方法であって、
    前記被加工物はジャイロセンサのセンサエレメントであり、該センサエレメント上に形成された電極を前記レーザ光により切断することを特徴とするレーザ加工方法。
15. 被加工物を加工するためのレーザ加工装置であって、
    レーザ光を生成して該被加工物に向けて照射するレーザ照射装置と、
    該被加工物を移動させる移動ステージと、
    前記レーザ照射装置と前記移動ステージの動作を制御する制御装置と
    を有し、
    前記制御装置は、前記レーザ光が一定のパワーで照射されるように前記レーザ照射装置を制御するとともに、前記被加工物が等速で移動するように前記移動ステージの駆動を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
16. 請求項１５記載のレーザ加工装置であって、
    前記レーザ照射装置は、前記被加工物のレーザ加工部分を画像認識して認識結果を前記制御装置に送る撮像装置を有することを特徴とするレーザ加工装置。
17. 請求項１５記載のレーザ加工装置であって、
    前記レーザ照射装置は、前記レーザ光を出力する光学系を垂直方向に移動して前記レーザ光の焦点位置を調整するための垂直移動機構を有することを特徴とするレーザ加工装置。
18. 請求項１５記載のレーザ加工装置であって、
    前記移動ステージは、
    前記被加工物が載置されるワーク取付けステージと、
    該ワーク取付けステージを水平面に対して傾斜させる傾斜機構と、
    該傾斜機構を水平面内で回転させる回転機構と、
    該回転機構を水平面内で移動させる水平移動機構と
    を有することを特徴とするレーザ加工装置。
19. 請求項１５記載のレーザ加工装置であって、
    前記制御装置に指示を入力するための入力装置を更に有することを特徴とするレーザ加工装置。

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